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管窥Linux史

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[系统(linux) 所属分类 系统(linux) | 发布者 店小二03 | 时间 2016 | 作者 红领巾 ] 0人收藏点击收藏
管窥linux

众所周知,绝大部分发行版本都被称为类Unix系统,要说Linux就应该先了解Unix的历史,Unix的起源应该赘述MULTICS的历史,Unix的父辈是颇具开拓性的Multics项目……

Unix创世纪

二战结束以后,冷战开始了。1957年苏联发射了第一颗人造卫星,进而开始筹备发射载人宇宙飞船。与此同时,美国宇航局的研究却连连受挫。航天领域的落后促使艾森豪威尔下决心划拨巨款支持美国科学界,这一举措让美国的计算机科学以空前的速度发展起来。科学家们开始设想将大型计算机作为一种公共设施,通过许许多多的终端为用户提供计算时间的“计算机公用事业”,这无疑需要人类从未见过的精密而庞大的工程系统。

MIT [1] 61年在IBM7094型机器上实现了首个分时系统CTSS(Compatible Time-Sharing System,相容分时系统),在计算机界享有盛誉。之后的1963年,MIT启动MAC计划。计划以IBM大型机为主体,连接了160台终端,分别位于教职员家和校区四处,允许30名用户同时使用。然而到了1965年,MAC就已不堪负荷。MIT决定开发更大的分时系统――MULTICS(MULTiplexed Information and Computing System,多路信息与计算系统)。
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计划中的MULTICS将史无前例地连接1000台终端,支持300名用户同时使用,它将带给计算机界更加成熟的分时系统理念和新的硬件设计思路。由于IBM无意参与,而通用电气公司(General Electric)力推他们的GE645主机,MIT与GE [2] 合作,又找来贝尔实验室城堡软件工程,开始了新系统的研发。 著意栽花花不发(1969)

1969年,奋战了四年的MULTICS还是达不到计划中的性能,贝尔实验室退出了。先天不足的MULTICS还是被装在GE645上供IT使用,而通用电气在一年之后就完全淡出大型机市场。MULTICS遭到彻底的失败,被潮解为:Many Unnecessarily Large Table In Core Sinultaneously。同一时期的IBM的SYSTEM/360等大型机系统的研发都以失败收场,大型机开始受到冷落,小型、微型机上的研发逐渐活跃起。

无心插柳柳成荫(1969)

同年,贝尔实验室的Ken Thompson和Dennis Ritchie准备把原先为MULTICS设计的名叫“Space Travel”的游戏移植到他们使用的系统上。可是那时大型机的CPU时间非常贵,为了能在闲置不用的PDP-7 计算机上运行非常喜欢的星际旅行(Space travel)游戏,他们只好把游戏程序移植到一台没人用的PDP-7小型机上。于是Ken Thompson 在夏天趁他夫人回家乡加利福尼亚渡假期间,在一个月内开发出了UNIX操作系统的原型。后来又给程序中加入了文件管理、进程管理的功能和一组实用工具,一个只能给2个用户使用的系统诞生了。受到MULTICS的影响,Brian Kernighan玩笑地给系统取名为“UNICS”(UNiplexed Inforation and Computing System,没路信息与计算系统),Unics的名字就是相对于MULTICS的一种戏称,取谐音便是“UNIX”,后改名为改成了Unix。

于是,Unix就在这样被游戏和玩笑创造了,当时是1969年8月。同年,Linux之父Linus Torvalds在芬兰出生了。


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科技始终来自于人性

当时因为Unics本来是以组合语言写成的,所以每次要安装到不同的机器都得要重新编写组合语言。后来Thompson与Ritchie合作想将Unics改以高阶程序语言来撰写。当时现成的高阶程序语言有B语言。 但是由B语言所编译出来的核心性能不是很好。后来Dennis Ritchie [3] 将B语言重新改写成C语言,再以C语言重新改写与编译Unics的核心, 最后正名与发行出Unix的正式版本,系统可移植性也大大增强。 MINIX操作系统
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MINIX 系统是由Andrew S. Tanenbaum(AST)开发的。AST 是在荷兰Amsterdam 的Vrije 大学数学与计算机科学系统工作,是ACM 和IEEE 的资深会员(全世界也只有很少人是两会的资深会员)。MINIX 是他1987 年编制的,主要用于学生学习操作系统原理。到1991 年时版本是1.5。目前主要有两个版本在使用:1.5 版和2.0 版。当然目前MINIX 系统已经是免费的,可以从许多FTP 上下载。

对于Linux 系统,他后来曾表示对其开发者Linus的称赞。但他认为Linux的发展很大原因是由于他为了保持MINIX 的小型化,能让学生在一个学期内就能学完,因而没有接纳全世界许多人对MINIX的扩展要求。因此在这样的前提下激发了Linus 编写Linux 系统。当然Linus 也正好抓住了这个好时机。

作为一个操作系统,MINIX 并不是优秀者,但它同时提供了用C 语言和汇编语言编写的系统源代码。这是第一次使得有抱负的程序员或hacker 能够阅读操作系统的源代码。在当时,这种源代码是软件商们一直小心守护着的秘密。

GNU计划
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软件产业在70年代成就了两位针锋相对的领袖人物,来自哈佛大学的比尔盖茨和Richard M.Stallman。前者宣布了Copyright(版权)时代的到来,并构建了微软帝国的辉煌;后者于1984年创立自由软件体系GNU,拟定普遍公用版权协议(GeneralPublicLicense,简称GPL),今天Linux的成功就得益于GPL协议。

所有GPL协议下的自由软件都遵循着Richard M. Stallman的"Copyleft"(非版权)原则:即自由软件允许用户自由拷贝、修改和销售,但是对其源代码的任何修改都必须向所有用户公开。

GNU 计划和自由软件基金会FSF(the Free Software Foundation)是由Richard M. Stallman 于1984 年一手创办的。旨在开发一个类似UNIX 并且是自由软件的完整操作系统:GNU 系统(GNU 是"GNU's Not Unix"的递归缩写,它的发音为"guh-NEW")。

各种使用Linux 作为核心的GNU 操作系统正在被广泛的使用。虽然这些系统通常被称作"Linux",但是Stallman 认为,严格地说,它们应该被称为GNU/Linux系统。

到上世纪90 年代初,GNU 项目已经开发出许多高质量的免费软件,其中包括有名的emacs 编辑系统、bash shell 程序、gcc 系列编译程序、gdb 调试程序等等。这些软件为Linux 操作系统的开发创造了一个合适的环境。这是Linux 能够诞生的基础之一,以至于目前许多人都将Linux 操作系统称为“GNU/Linux”操作系统。

POSIX标准
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POSIX 可移植操作系统接口(Portable Operating System Interface for Computing Systems)是由IEEE 和ISO/IEC 开发的一簇标准。该标准是基于现有的UNIX 实践和经验,描述了操作系统的调用服务接口。用于保证编制的应用程序可以在源代码一级上在多种操作系统上移植和运行。它是在1980 年早期一个UNIX 用户组(usr/group)的早期工作基础上取得的。该UNIX 用户组原来试图将AT&T 的System V 操作系统和BerkeleyCSRG 的BSD 操作系统的调用接口之间的区别重新调和集成。并于1984 年定制出了/usr/group 标准。

在90 年代初,POSIX 标准的制定正处在最后投票敲定的时候,那是1991-1993 年间。此时正是Linux刚刚起步的时候,这个UNIX 标准为Linux 提供了极为重要的信息,使得Linux 能够在标准的指导下进行开发,并能够与绝大多数UNIX 操作系统兼容。在最初的Linux 内核源代码中(0.01 版、0.11 版)就已经为Linux 系统与POSIX 标准的兼容做好了准备工作。在Linux 0.01 版内核的/include/unistd.h 文件中就已经定义了几个有关POSXI 标准要求的符号常数,而且Linus 在注释中已写道:“OK,这也许是个玩笑,但我正在着手研究它呢”。

Internet 网络

Internet趋于成熟为linux开发、交流、发展的信息和资源的提供了交流平台。

Linux的诞生 万事俱备只欠东风
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在1981 年,IBM 公司推出了享誉全球的微型计算机IBM PC。在1981-1991 年间,MS-DOS 操作系统 一直是微型计算机操作系统的主宰。此时计算机硬件价格虽然逐年下降,但软件价格仍然居高不下 。

Apple 的MACs 操作系统可以说是性能最好的,但是其天价使得没人能够轻易靠近。

当时的另一个计算机技术阵营就是UNIX 世界。但是UNIX 操作系统就不仅是价格昂贵的问题 了。为了寻求高利润率,UNIX 经销商们把价格抬得极高,PC 小用户根本不能靠近它。曾经一度收到Bell Labs许可而能在大学中用于教学的UNIX 源代码也一直被小心地守卫着不许公开。

对于广大的PC 用户,软件行业的大型供应商们始终没有给出有效的解决这个问题的手段。

正在此时,出现了MINIX 操作系统 ,并且有一本描述其设计实现原理的书 同时发行。由于AST的这本书写的非常详细,并且叙述得有条有理,于是几乎全世界的计算机爱好者都开始看这本书,以期能理解操作系统的工作原理。

其中也包括Linux 系统的创始者Linus Benedict Torvalds。当时(1991 年),Linus Benedict Torvalds 是赫尔辛基大学计算机科学系的二年级学生,也是一个自学的计算机hacker。这个21岁的芬兰年轻人喜欢鼓捣他的计算机,测试计算机的性能和限制。但当时他所缺乏的就是一个专业级的操作系统。

在同一年间,GNU 计划已经开发出了许多工具软件。其中最受期盼的GNU C 编译器已经出现,但还没有开发出免费的GNU 操作系统。 即使是教学使用的MINIX 操作系统也开始有了版权,需要购买才能得到源代码。虽然GNU 的操作系统HURD一直在开发之中,但在当时看来不能在几年内完成。

为了能更好地学习计算机知识(或许也只是为了兴趣),Linus 使用圣诞节的压岁钱和贷款购买了一台386 兼容电脑 ,并从美国邮购了一套MINIX 系统软件 。就在等待MINIX 软件期间,Linus 认真学习了有关Intel 80386 的硬件知识。为了能通过Modem 拨号连接到学校的主机上,他使用汇编语言并利用80386 CPU的多任务特性编制出一个终端仿真程序。此后为了将自己一台老式电脑上的软件复制到新电脑上,他还为软盘驱动器、键盘等硬件设备编制出相应的驱动程序。(他编写了一些os相关的程序)通过编程实践,并在学习过程中认识到MINIX 系统的诸多限制(MINIX 虽然很好,但只是一个用于教学目的简单操作系统,而不是一个强有力的实用操作系统),而且通过上述实践Linus 已经有了一些类似于操作系统硬件设备驱动程序的代码,于是他开始有了编制一个新操作系统的想法。(一个影响深远的想法诞生了)。

从1991年4月份起(let take this time as thestart),他通过修改终端仿真程序和硬件驱动程序,开始编制起自己的操作系统来。开始,他的目的很简单,只是为了学习Intel 386 体系结构保护模式运行方式下的编程技术。但后来Linux发展却完全改变了初衷。(起始的时间)。

根据Linus 在comp.os.minix 新闻组上发布的消息,我们可以知道他逐步从学MINIX 系统阶段发展到开发自己的Linux 系统的过程。(具体了解的来源)。

Linus第1次向comp.os.minix 投递消息是在1991年3月29日。所发帖子的题目是“gcc on minix-386doesn't optimize”,是有关gcc 编译器在MINIX-386 系统上运行优化的问题(由此可知,Linus在1991 年初期就已经开始深入究了MINIX 系统,并在这段时间有了改进MINIX 操作系统的思想。在进一步学习MINIX 系统之后,这个想法逐步演变成想重新设计一个基于Intel 80386 体系结构的新操作系统的构思。(思想的转变)

他在回答有人提出MINIX 上的一个问题时,所说的第一句话就是“阅读源代码”(“RTFSC (Read the F**ing Source Code :-)”)。他认为答案就在源程序中。这也说明了对于学习系统软件来说,我们不光需要懂得系统的工作基本原理,还需要结合实际系统,学习实际系统的实现方法。因为理论毕竟是理论,其中省略了许多枝节,而这些枝节问题虽然没有太多的理论含量,但却是一个系统必要的组成部分,就象麻雀身上的一根羽毛。(实践的重要意义)

大致时间表

1991 年4 月 份开始,Linus 几乎花费了全部时间研究MINIX-386 系统(Hacking the kernel),并且尝试着移植GNU 的软件到该系统上(GNU gcc、bash、gdb 等)。并于4 月13 日在comp.os.minix 上发布说自己已经成功地将bash 移植到了MINIX 上,而且已经爱不释手、不能离开这个shell 软件了。

第一个与Linux 有关的消息是在1991 年7 月3日 在comp.os.minix 上发布的(当然,那时还不存在Linux 这个名称,当时Linus 脑子里想的名称可能是FREAX,FREAX 的英文含义是怪诞的、怪物、异想天开等)。其中透露了他正在进行Linux 系统的开发,并且已经想到要实现与POSIX 兼容的问题了。

在Linus 另一个发布的消息中(1991 年8 月25日 comp.os.minix),他向所有MINIX 用户询问“Whatwould you like to see in minix?”(“你最想在MINIX系统中见到什么?”),在该消息中他首次透露出正在开发一个(免费的)386(486)操作系统,并且说只是兴趣而已,代码不会很大,也不会象GNU 的那样专业。希望大家反馈一些对于MINIX 系统中喜欢哪些特色不喜欢什么等信息,并且说明由于实际和其它一些原因,新开发的系统刚开始MINIX 很象(并且使用了MINIX的文件系统)。并且已经成功地将bash(1.08版)和gcc(1.40 版)移植到了新系统上,而且在过几个月就可以实用了。最后,Linus 申明他开发的操作系统没有使用一行MINIX 的源代码;而且由于使用了386 的任务切换特性,所以该操作系统不好移植(没有可移植性),并且只能使用AT 硬盘。对于Linux 的移植性问题,Linus当时并没有考虑。但是目前Linux 几乎可以运行在任何一种硬件体系结构上。

1991 年的10 月5 日 ,Linus 在comp.os.minix 新闻组上发布消息,正式向外宣布Linux 内核系统的诞生(Free minix-like kernel sources for 386-AT)。这段消息可以称为Linux 的诞生宣言,并且一直广为流传。因此10 月5 日对Linux社区来说是一个特殊的日子,许多后来Linux 的新版本发布时都选择了这个日子。所以RedHat 公司选择这个日子发布它的新系统也不是偶然的。(产生的时间)

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